植物如何調(diào)控生長發(fā)育以適應(yīng)環(huán)境變化？這是被《科學》雜志列入125個人類未知的重大科學問題。《細胞》雜志5日在線發(fā)表了中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所的研究成果，為回答這一問題提供了新的視角。該所科研人員揭示了植物如何通過調(diào)控獨腳金內(nèi)酯信號感受途徑中的“油門”和“剎車”，聰明靈活地調(diào)控獨腳金內(nèi)酯在不同環(huán)境中感受信號的持續(xù)時間和信號強度，進而改變植物株型。

獨腳金內(nèi)酯是近年來發(fā)現(xiàn)的一種重要植物激素，在調(diào)控植物分枝（即分蘗）數(shù)目等生長發(fā)育關(guān)鍵性狀中發(fā)揮關(guān)鍵作用。“植物細胞如何感受獨腳金內(nèi)酯，是該研究領(lǐng)域的前沿和難點，科學家一直沒有搞清楚獨腳金內(nèi)酯的信號感知機制。”論文通訊作者、中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員王冰說。

以往的研究表明，α/β水解酶D14及其同源蛋白是獨腳金內(nèi)酯的受體，它們與D3、D53蛋白相互作用，觸發(fā)獨腳金內(nèi)酯的下游信號轉(zhuǎn)導。

此次科研人員闡明了水稻中由獨腳金內(nèi)酯受體D14介導的信號感知的激活、調(diào)控和終止機制，解決了獨腳金內(nèi)酯信號感知機制的爭議問題，發(fā)現(xiàn)在泛素化修飾和蛋白降解之間新的調(diào)控機制。他們還揭示了D14通過磷酸化調(diào)控自身穩(wěn)定性的新機制，以及該機制在水稻分蘗響應(yīng)低氮環(huán)境中的核心作用。

對這項成果，《細胞》雜志的3位審稿人均給予了高度評價：“該研究采用大量生化和遺傳數(shù)據(jù)系統(tǒng)解析了獨腳金內(nèi)酯信號感受的機制，揭示了信號感知機制的新特征”“該研究揭示了令人興奮的新發(fā)現(xiàn)，比如發(fā)現(xiàn)了D14的翻譯后修飾（磷酸化）及其在低氮適應(yīng)中的作用”“該研究數(shù)據(jù)扎實、實驗設(shè)計精妙，解決了獨腳金內(nèi)酯信號感受中不同模型之間的爭議點，為獨腳金內(nèi)酯信號感受的調(diào)控機制提供了新的視角?！?/p>

王冰表示，團隊未來將深入解析不同環(huán)境條件下獨腳金內(nèi)酯調(diào)控作物發(fā)育可塑性、耐逆抗病性的功能和機制，有望通過精準定向改良獨腳金內(nèi)酯的合成、轉(zhuǎn)運及信號轉(zhuǎn)導，協(xié)同提升作物的產(chǎn)量和環(huán)境適應(yīng)性，培育高產(chǎn)、高效、穩(wěn)產(chǎn)作物。